智能变电站通信网络实时性与安全性研究

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1、硕士学位论文智能变电站通信网络实时性与安全性研究ResearchonReal—timeandSecurityofCommunicationNetworkinSmartSubstation学号：21013011完成日期：垄Q!墨生墨旦大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对

2、本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：丝鱼鱼筮垫丝通壁圃缝塞盐：坠篁塞垒：坠堑亟作者签名：左!l纽日期：星丝年—上月—￡日大连理工大学硕士学位论文摘要智能电网是实现全社会低碳发展的关键，而智能变电站作为智能电网的一个重要组成部分，是把电力输送到家家户户不可或缺的关键平台，更是实现太阳能、风能等新能源接入电网的重要支撑。伴随着智能变电站的快速发展，对其通信网络实时性和安全性深入研究的要求迫在眉睫。论文针对智能变电站实时性的研究，主要通过采用多个VLAN的划分方法和优先级标签技术提高智能变电站通

3、信网络实时性，将同一工作性质的智能电子设备划分在同一个VLAN中，减少跨VLAN的数据通信。研究中以D2．1型变电站为研究对象，对采用VLAN划分技术和优先级标签技术智能变电站的数据流进行了详细分析，并基于OPNETModeler仿真软件进行了星型拓扑结构和环型拓扑结构智能变电站的仿真。仿真结果表明，多个VLAN的划分方法和优先级标签技术对两种拓扑结构的智能变电站都适用。采用了VLAN划分技术后，不仅智能变电站的网络延时和端到端延时都大大减少，也抑制了广播信息的泛滥，将采样值报文限定在单个VLAN范围内，同时还减轻了星型拓扑结构里中央交换机的负荷，提高了整个智能

4、变电站通信网络的实时性。论文针对智能变电站安全性的研究，采用了SHA．256安全散列算法与DES数据加密标准相结合进行报文扩展实现认证的方法。首先，通过SHA．256算法进行安全认证码SAC的扩展，并基于Modelsim仿真软件进行了逻辑仿真和时序仿真。时序仿真结果表明，当采用50MHz的时钟时，算法耗时大约只有几微秒，说明该算法能够进行安全认证码SAC的扩展；其次，通过FPGA芯片实现SHA．256算法并通过七段数码管进行显示验证；最后，基于C++语言的DES加／解密算法实现了消息认证码MAC的扩展。通过报文扩展的实现进行智能电子设备问的认证，认证过程中总共有

5、8次SHA．256安全散列、2次DES加密和2次解密过程，总共耗费时间约为几百微秒，对智能变电站实时性的影响比较小，满足IEC61850标准的要求。通过认证可以抵抗对数据的机密性、有效性、完整性等恶意的攻击，提高了通信网络的安全性能。关键词：智能变电站；实时性；VLAN；安全性智能变电站通信网络实时性与安全性研究ResearchonReal—timeandSecurityofCommunicationNetworkinSmartSubstationAbstract111esmart鲥disthekeytoachievethelow-carbondevelopme

6、nttargetofthewholesociety，andthesmartsubstationwhichistheindispensableplatformfortransmittingelectricitytoeveryhousehold，asanimportantpartofsmartgrid，istoachievesolar，windandothernewenergiesaccessedtosmartgrid．Alongwi廿ltherapiddevelopmentofsmartsubstation，improvementrequirementsofrea

7、l-timeandsecurityperformanceisimminentinthecommunicationnetwork．Inpaper，oneofthecriticalstudiesisreal-timeperformanceinsmartsubstation．AdoptingmultipleVLANdivisionmethodand砸耐tytagtechnologyisto觚fiUperformanceimprovement，anddividingtheintelligentelectronicdevicesofthesameworknatureint

8、othesameVLAN